[发明专利]用于连接碳化硅材料的连接材料及其应用

说明书

本发明公开了一种用于连接碳化硅材料的连接材料及其应用。所述连接材料包括钇、钇硅碳材料、钇包覆碳化硅复合材料中的任意一种或两种以上的组合。本发明还公开了钇、钇硅碳材料或者钇包覆碳化硅复合材料于连接碳化硅材料中的用途。本发明还公开了一种碳化硅材料的连接方法，其包括：在待连接的碳化硅材料的连接界面处设置钇、钇硅碳材料或者钇包覆碳化硅复合材料，并加热至1300～1900℃，使所述待连接的碳化硅材料之间无缝连接。本发明所获的碳化硅连接结构的抗弯强度高，耐高温耐氧化耐腐蚀性能优良，可应用在航空航天及核能系统等极端服役环境中。

技术领域

本发明涉及碳化硅陶瓷及其复合材料的连接技术领域，具体涉及一种利用钇，或钇硅碳材料(Y₃Si₂C₂)，或钇包覆碳化硅复合材料连接碳化硅陶瓷或其复合材料的方法。

背景技术

碳化硅(Silicon carbide，SiC)具有低中子吸收截面，优良的高温力学性能，良好的高温化学稳定性及环境相容性等优点，因此，碳化硅及其复合材料(包括碳化硅陶瓷，碳化硅陶瓷基复合材料，例如碳化硅纤维增强碳化硅复合材料、碳纤维增强碳化硅复合材料等)被认为是第四代压水堆核燃料包壳管，核聚变堆流道插件，航空航天发动机叶片，以及超高音速飞行器热防护结构件的优选材料之一。但是，碳化硅及其复合材料由于硬度高，熔点高，导电性差等特征，成型加工困难，因此，对于大尺寸及复杂形状的碳化硅及其复合材料器件的制造，需要通过连接技术来实现。然而，碳化硅具有强共价键结构，低表面扩散系数等特点，实现碳化硅及其复合材料的连接较困难，因此，碳化硅及其复合材料的连接已经成为制约其应用的一个关键技术瓶颈之一。

对于碳化硅的连接，特别是针对核能以及航空航天领域的应用，由于服役环境非常苛刻，对连接层材料的要求非常高。因此，目前研究者们选用的连接层材料大多具有耐高温、耐氧化、耐腐蚀等性能，比如碳化硅、钛硅碳、钛铝碳等。而对于高温不稳定相，则被认为不适宜作为核能以及航空航天领域应用的碳化硅连接层材料。由于这种技术偏见，导致限制了碳化硅连接层材料的选择范围。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于连接碳化硅材料的连接材料，以克服现有技术的不足。

本发明的又一目的在于提供所述连接材料于连接碳化硅材料中的用途。

本发明还有一目的在于提供一种碳化硅材料的连接方法。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种用于连接碳化硅材料的连接材料，所述连接材料包括钇、钇硅碳材料、钇包覆碳化硅复合材料中的任意一种或两种以上的组合。

本发明实施例还提供了钇、钇硅碳材料或者钇包覆碳化硅复合材料于连接碳化硅材料中的用途。

进一步地，所述用途包括：在待连接的碳化硅材料的连接界面处设置钇，或者钇硅碳材料，或者钇包覆碳化硅复合材料，并加热至1300～1900℃，使所述待连接的碳化硅材料之间无缝连接。

本发明实施例还提供了一种碳化硅材料的连接方法，其包括：在待连接的碳化硅材料的连接界面处设置钇，或者钇硅碳材料，或者钇包覆碳化硅复合材料，并加热至1300～1900℃，使所述待连接的碳化硅材料之间无缝连接。

本发明实施例还提供了由前述方法制得的碳化硅连接结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明利用钇(Y)与基体碳化硅之间的界面反应可在连接界面原位获得钇硅碳(Y₃Si₂C₂)相，利用Y₃Si₂C₂在高温下不稳定的特征，可原位分解为碳化硅和液相Y，液相的Y可作为烧结助剂进一步扩散进入至连接界面碳化硅的晶界和/或孔隙中，从而促进界面碳化硅的连接和致密化，可实现局部无缝连接；